JP5121464B2 - ディスプレイ装置およびその輝度調整方法 - Google Patents

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Description

本発明はディスプレイ装置およびその輝度調整方法に関し、より詳細には、入力される映像信号に対応して、画面の部分領域毎に輝度を調整するディスプレイ装置およびその輝度調整方法に関する。
一般に、LCD(Liquid Crystal Display)のようなディスプレイ装置は、テレビやノートPC、テスクトップコンピューター等に映像をディスプレイするために用いられる。このようなLCDのようなディスプレイ装置は、自ら光を発生させることができないため、別途の光源からの光を利用して映像をディスプレイする。すなわち、LCDは液晶パネルと液晶パネルの裏面にバックライトを含む発光部を備え、液晶パネルが発光部から発散される光の透過率を調整することにより映像をディスプレイする。
従来には、液晶パネルの全体に光を均一に供給するユニフォームバックライド(Uniform Backlight)をLCDの発光部に主に使用した。このようなユニフォームバックライトの使用により、暗い映像と明るい映像とが両方とも同一な輝度の光によりディスプレイされる。これにより、花火や爆発場面のような映像では部分的に高い輝度を要する部分があるが、これに対する適切な補償方法がなく、生々しい映像を表現することが困難であった。
また、ユニフォームバックライトから生成された光が液晶パネルに入射して干渉を起こすため、LCDは画素値の‘0’のブラック映像をトルー(True)ブラック映像にディスプレイすることができず、画面全体のコントラスト比が低下するようになる。また、輝度の低い光を介してディスプレイすることのできる暗い映像でもユニフォームバックライドにおいて同一輝度の光が発生してしまい電力が浪費される。
韓国公開特許第2006−120673号公報 韓国公開特許第2004−057882号公報 韓国公開特許第2006−001694号公報 日本公開特許第2004−191490号公報
本発明は前述の問題点を解決するために提出されたもので、本発明の目的は、画面のコントラスト比を向上させるために、入力される映像信号に応じて、画面の部分領域毎に発光部の輝度を調整するディスプレイ装置およびその輝度調整方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、部分領域毎に輝度の調整された発光部によって映像信号が損失されて表示されることを防止するために、部分領域毎に画素値を補償するディスプレイ装置およびその輝度調整方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、電力の浪費を削減するために、映像信号に応じて、全体画面の輝度を調整し、全体画面の画素値を補償するディスプレイ装置およびその輝度調整方法を提供することにある。
以上のような目的を達成するための本発明の一実施形態に係るディスプレイ装置は、映像信号を表示するパネル部と、前記映像信号が可視化されるように前記パネル部に光を提供する発光部と、前記パネル部の部分領域毎に光が提供されるように前記発光部を制御する発光制御部と、前記部分領域毎に提供される光によって発生するアーチファクトが除去されるように、前記映像信号に含まれた画素値を前記部分領域毎に補償するパネル制御部と、を含む。
前記パネル制御部は、前記発光部を制御するために前記発光制御部から算出された代表値を用いて、前記部分領域毎に前記画素値を補償することを特徴とする。
前記発光制御部は、入力される映像信号の前記部分領域毎のRGB画素値の大きさに応じて、前記パネル部に光を提供するように前記発光部を制御するための代表値を前記部分領域毎に算出することを特徴とする。
前記パネル制御部は、前記画素値を補償するための補償係数を次の数式に適用し、補償されたR’G’B’画素値を算出することを特徴とする。
Figure 0005121464
前記数式において、R、G、Bは補償前の画素値、R’、G’、B’は補償された画素値、及びfは補償係数である。
前記パネル制御部は、前記補償係数を次の数式を用いて算出することを特徴とする。
Figure 0005121464
前記数式において、f(i,j)は(i,j)番目画素の補償係数、Thrは補償利得を制御するための媒介変数、f(i,j)は(i,j)番目画素の補間された輝度値、LUTBLU(f(i,j))はf(i,j)をルックアップテーブルを用いて補正した値、Y(i,j)=max(R(i,j),G(i,j),B(i,j))、及びLUTGRAY(Y(i,j))はY(i,j)をルックアップテーブルを用いて補正した値である。
前記パネル制御部は、前記補償された輝度値は、次の数式を用いて推定された輝度値を補間して算出することを特徴とする。
Figure 0005121464
前記数式において、f(m,n)はm×nに分割された1画面において部分領域毎に推定された輝度値、BLK_NUMは全体部分領域の個数、LLD(k)は部分領域(k)の代表値、及びW(m,n)は(m,n)番目部分領域(k)の光プロファイルデータである。
前記発光制御部は、前記RGB画素値のうち、最も大きい値を有する画素に対して、前記部分領域毎のグレイレベルヒストグラムを算出した後、次の数式を用いて、前記部分領域毎の初期代表値を算出することを特徴とする。
Figure 0005121464
前記数式において、Linit(k)は部分領域(k)の初期代表値、L_Thrは部分領域(k)の輝度補償のための係数、BLK_NUMは全体部分領域の個数、Nはグレイレベルの個数、Nは部分領域(k)に対するグレイレベルヒストグラムにおいてi番目グレイレベルに該当する画素の個数、及びMは部分領域(k)に対するグレイレベルヒストグラムにおいてi番目グレイレベルの平均画素値である。
前記発光制御部は、前記初期代表値に対して空間フィルタリング及び時間フィルタリングを行い、前記発光部を制御するための代表値を出力することを特徴とする。
前記パネル制御部は、補償された前記画素値により前記代表値が調整されて発生する画面全体の輝度を補償することを特徴とする。
前記発光制御部は、画面全体に対して前記代表値を同一比率に調整するための前記比率を、次の数式を用いて算出することを特徴とする。
Figure 0005121464
前記数式において、RGDは前記比率、Aはカットオフグレイレベル、及びThr2は0〜1範囲の閾値である。
前記カットオフグレイレベルは、次の数式を満たす最大グレイレベル値であることを特徴とする。
Figure 0005121464
前記数式において、gは0〜255までのグレイレベル、H(g)はグレイレベルgに該当する画素の個数、及びCut_Thrはグレイレベル0〜Aに該当する画素の個数が複数になる予め設定された閾値である。
前記パネル制御部は、次の数式を用いて補償されたR”G”B”画素値を算出することを特徴とする。
Figure 0005121464
前記数式において、fIIRはIIR(Infinite Impulse Response)低域パスフィルタ、及びγはガンマ補償係数である。
前記パネル制御部は、前記R’G’B’画素値をディザリングし、輪郭線アーチファクト(Contour artifact)を除去することを特徴とする。
一方、映像信号を表示するパネル部と、前記映像信号が可視化されるように前記パネル部に光を提供する発光部と、を含むディスプレイ装置の輝度調整方法は、前記パネル部の部分領域毎に光が提供されるように前記発光部を制御するステップと、前記部分領域毎に提供される光によって発生するアーチファクトが除去されるように、前記映像信号に含まれた画素値を前記部分領域毎に補償するステップと、を含む。
前記画素値を補償するステップは、前記発光部を制御するために前記発光制御部から算出された代表値を用いて、前記部分領域毎に前記画素値を補償するステップであることを特徴とする。
前記発光部を制御するステップは、入力される映像信号の前記部分領域毎のRGB画素値の大きさに応じて、前記パネル部に光を提供するように前記発光部を制御するための代表値を前記部分領域毎に算出するステップであることを特徴とする。
前記画素値を補償するステップは、前記画素値を補償するための補償係数を次の数式に適用し、補償されたR’G’B’画素値を算出することを特徴とする。
Figure 0005121464
前記数式において、R、G、Bは補償前の画素値、R’、G’、B’は補償された画素値、及びfは補償係数である。
前記画素値を補償するステップは、前記補償係数を次の数式を用いて算出することを特徴とする。
Figure 0005121464
前記数式において、f(i,j)は(i,j)番目画素の補償係数、Thrは補償利得を制御するための媒介変数、f(i,j)は(i,j)番目画素の補間された輝度値、LUTBLU(f(i,j))はf(i,j)をルックアップテーブルを用いて補正した値、Y(i,j)=max(R(i,j),G(i,j),B(i,j))、及びLUTGRAY(Y(i,j))はY(i,j)をルックアップテーブルを用いて補正した値である。
前記画素値を補償するステップは、前記補償された輝度値は、次の数式を用いて推定された輝度値を補間して算出することを特徴とする。
Figure 0005121464
前記数式において、f(m,n)はm×nに分割された1画面において部分領域毎に推定された輝度値、BLK_NUMは全体部分領域の個数、LLD(k)は部分領域(k)の代表値、及びW(m,n)は(m,n)番目部分領域(k)の光プロファイルデータである。
前記発光部を制御するステップは、前記RGB画素値のうち、最も大きい値を有する画素に対して、前記部分領域毎のグレイレベルヒストグラムを算出した後、次の数式を用いて、前記部分領域毎の初期代表値を算出することを特徴とする。
Figure 0005121464
前記数式において、Linit(k)は部分領域(k)の初期代表値、L_Thrは部分領域(k)の輝度補償のための係数、BLK_NUMは全体部分領域の個数、Nはグレイレベルの個数、Nは部分領域(k)に対するグレイレベルヒストグラムにおいてi番目グレイレベルに該当する画素の個数、及びMは部分領域(k)に対するグレイレベルヒストグラムにおいてi番目グレイレベルの平均画素値である。
前記発光部を制御するステップは、前記初期代表値に対して空間フィルタリング及び時間フィルタリングを行い、前記発光部を制御するための代表値を出力することを特徴とする。
そして、本発明のディスプレイ装置の輝度調整方法は、補償された前記画素値により前記代表値が調整されて発生する画面全体の輝度を補償するステップを更に含む。
そして、画面全体に対して前記代表値を同一比率に調整するための前記比率を、次の数式を用いて算出するステップを更に含むことを特徴とする。
Figure 0005121464
前記数式において、RGDは前記比率、Aはカットオフグレイレベル、及びThr2は0〜1範囲の閾値である。
ここで、前記カットオフグレイレベルは、次の数式を満たす最大グレイレベル値であることが好ましい。
Figure 0005121464
前記数式において、gは0〜255までのグレイレベル、H(g)はグレイレベルgに該当する画素の個数、及びCut_Thrはグレイレベル0〜Aに該当する画素の個数が複数になる予め設定された閾値である。
また、本発明のディスプレイ装置の輝度調整方法は、次の数式を用いて補償されたR”G”B”画素値を算出するステップを更に含む。
Figure 0005121464
前記数式において、fIIRはIIR(Infinite Impulse Response)低域パスフィルタ、及びγはガンマ補償係数である。
前記画素値を補償するステップは、前記R’G’B’画素値をディザリングし、輪郭線アーチファクト(Contour artifact)を除去するステップを含むことを特徴とする。
最後に、前記発光部は、複数のLED(Light Emitting Diode)、複数のCCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)、複数のFED(Field Emission Diode)、及び複数のSED(Surface−conduction Electron−emitter Display)のうち少なくともいずれか一つから構成されることを特徴とする。
以下、添付の図面に基づいて本発明の好適な実施形態を詳述する。
図1は、本発明の一実施形態に係るディスプレイ装置の概略的な構成を示すブロック図である。
同図に示すように、本発明のディスプレイ装置は、映像信号処理部100、発光制御部200、パネル制御部300、発光部400、及びパネル部500を含む。
発光部400は、光を発生する複数の発光体を含み、複数の部分領域に分割される。たとえば、発光部400は8×8に分割された64個の部分領域に形成することができる。そして、分割されたそれぞれの部分領域は、輝度が同一に制御される複数の発光体から構成される。主に使用される発光体としては、応答速度の早いLED(Light Emitting Diode)があり、その他にもCCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)、FED(Field Emission Diode)、及びSED(Surface−conduction Electron−emitter Display)などが発光体として使用され得る。
パネル部500は、発光部400から発生した光の透過率を調節し、映像信号が可視化され、画面にディスプレイされるようにする。このようなパネル部500は、電極が生成されている2つの基板が対向するように配置されており、両基板の間に液晶物質が注入されて形成される。ここで、両電極に電圧を印加すると、電場が生成され、両基板の間に注入された液晶物質の分子を動くようにして光の透過率を調節する。
映像信号処理部100は、入力される映像信号をパネル部500の解像度に適するように信号処理し、RGB映像信号に出力する。
発光制御部200は、映像信号処理部100から出力されるRGB映像信号に応じて、発光部400を制御し、発光部400に含まれた複数の発光体の輝度を調整する。このような発光制御部200は、部分輝度調整部210及び全体輝度調整部230を含む。
部分輝度調整部210は、RGB映像信号を用いて算出された輝度値に応じて、画面の部分領域毎に輝度が調整されるように発光部400を制御する。すなわち、それぞれの部分領域に表示されるRGB画素値を用いて、発光部400の各部分領域に含まれた発光体の輝度調節に適用される代表値を算出する。
前記輝度調整部230は、画面に表示される映像の輝度に応じて、画面全体の輝度が調整されるように、各部分領域の代表値を同一比率に調整する。すなわち、全体的に暗い映像が画面に表示される場合、画面全体の輝度が同一比率に低くなるように発光部400を制御する。ここで、画面全体の輝度は、後述する部分画素値補償部310から出力されるR’G’B’画素値に基づいて調節される。
パネル制御部300は、画面のコントラスト比を向上させるために、映像信号処理部100から出力されるRGB映像信号を用いて、パネル部500に表示される画素値を補償する。このようなパネル制御部300は、部分画素値補償部310及び全体画素値補償部330を含む。
部分画素値補償部310は、部分領域毎に輝度の調整された発光部400によって発生する映像信号の損失が補償されるように、部分領域毎にRGB画素値を補償する。すなわち、部分輝度調整部210の部分領域毎の輝度調整によって発生するアーチファクトが除去されるように、RGB画素値を補償して出力する。
更に詳細に説明すると、部分画素値補償部310は、部分輝度調整部210から算出された代表値を用いて、1画面に対する光プロファイルが適用された輝度値を部分領域毎に推定する。そして、推定された輝度値によって発生するブロッキングアーチファクト(Blocking Artifact)が除去されるように、推定された輝度値を補償する。そして、補償された輝度値を用いて部分領域毎の補償係数を算出した後、算出された補償係数を用いてRGB画素値を補償したR’G’B’画素値を出力する。
全体画素値補償部330は、全体輝度調整部230によって各部分領域の代表値が同一比率に調整され画面全体の輝度変化を補償する。すなわち、全体輝度調整部230によって画面全体の輝度が同一比率に低くなるように発光部400が制御される場合、暗い領域でのコントラスト比が減少して画質が低下する。そのため、本来の輝度で映像が表示されるようにするために、各部分領域の代表値が同一に調整された比率に応じて、R’G’B’画素値を補償して出力する。
以下では、発光制御部200及びパネル制御部300の構成および動作について詳細に検討する。
図2は、本発明の一実施形態に係るディスプレイ装置に含まれた発光制御部の構成を示すブロック図であり、図3は、本発明の一実施形態に係るディスプレイ装置に含まれた発光制御部における代表値の演算方法を説明するための図である。
同図に示すように、発光制御部200は、ヒストグラム算出部211、輝度値算出部213、空間フィルタ部215、及び時間フィルタ部217を含む部分輝度調整部210及び全体輝度調整部230を含む。
ヒストグラム算出部211は、図3に示すように、所定の部分領域(k)に対するグレイレベルヒストグラムを算出する。このとき、ヒストグラム算出部211は、数式(1)の条件を満たす画素値を用いてグレイレベルヒストグラムを算出する。
Y(i,j)=max(R(i,j),G(i,j),B(i,j)) (1)
数式(1)において、Y(i,j)は(i,j)に位置した画素の輝度値、R(i,j)は(i,j)に位置した画素のR画素値、G(i,j)は(i,j)に位置した画素のG画素値、及びB(i,j)は(i,j)に位置した画素のB画素値である。数式(1)は、(i,j)に位置したRGB画素値のうち、最も大きい画素値を(i,j)に位置した画素の輝度値として選択するということを意味する。このように一つの部分領域(k)に含まれた画素の輝度値を算出して、グレイレベルヒストグラムを算出する。
ここで、ヒストグラム算出部211は、図3に示すように、1024×768に形成された1画面を構成するすべての部分領域に対して、数1を用いてグレイレベルヒストグラムを算出する。
輝度値算出部213は、グレイレベルヒストグラムを数2に適用し、各部分領域に対する初期代表値を算出する。
Figure 0005121464
数式(2)において、Linit(k)は部分領域(k)の初期代表値、L_Thrは部分領域(k)の輝度補償のための係数であって予め設定された値、BLK_NUMは全体部分領域の個数、Nはグレイレベルの個数、Nは部分領域(k)に対するグレイレベルヒストグラムにおいてi番目グレイレベルに該当する画素の個数、及びMは部分領域(k)に対するグレイレベルヒストグラムにおいてi番目グレイレベルの平均画素値である。図3において、N=8、NはR0ないしR7のそれぞれに該当する画素の個数、MはR0ないしR7での平均画素値である。
空間フィルタ部215は、初期代表値(Linit)を空間フィルタリングして出力する。すなわち、発光部400の各部分領域に初期代表値(Linit)が与えられる場合、各部分領域の輝度差によって停止映像でアーチファクトが発生するようになる。これを除去するために、初期代表値(Linit)を空間低域パスフィルタを介して空間フィルタリングし、フィルタリングされた代表値(L)を出力する。
時間フィルタ部217は、フィルタリングされた代表値(L)を時間フィルタリングして出力する。すなわち、発光部400の各部分領域にフィルタリングされた代表値(L)が与えられる場合、各部分領域の輝度差によって動画で映像の点滅現象が発生するようになる。これを除去するために、代表値(L)を時間低域パスフィルタを介して時間フィルタリングし、代表値(LLD)を出力する。
全体輝度調整部230は、数式(3)を用いて画面全体の輝度を部分画素値補償部310において補償されて出力されるR’G’B’画素値に応じて調整する。
Figure 0005121464
数式(3)において、Lout(k)は部分領域(k)に含まれた発光体の輝度を調整するための最終値、そして、RGDは画面全体の調整比率である。
図4は、本発明の一実施形態に係るディスプレイ装置に含まれた発光制御部の画面全体の輝度調整方法を説明するための図である。同図に示すように、画面全体の輝度を同一比率(ratio R)に調整し、このような比率は数式(4)によって算出される。
Figure 0005121464
数式(4)において、RGDは画面全体の輝度を同一に調整するための比率、Aはカットオフグレイレベルであって白色ガウス雑音を排除した部分領域に対する画素の最大グレイレベル、そして、Thr2は0〜1範囲の閾値である。
ここで、Aは、数式(5)を満たす最大グレイレベル値である。
Figure 0005121464
数式(5)において、gは0〜255までのグレイレベル、H(g)はグレイレベルgに該当する画素の個数、そしてCut_Thrはレベル0〜Aに該当する画素の個数が複数となる予め設定された閾値である。
図5は、本発明の一実施形態に係るディスプレイ装置に含まれたパネル制御部の構成を示すブロック図であり、図6ないし図9は、本発明の一実施形態に係るディスプレイ装置に含まれたパネル制御部の画素値補償方法を説明するための図である。
同図に示すように、パネル制御部300は、輝度値推定部311、第1LUT保存部312、輝度値補間部313、第2LUT保存部314、補償係数算出部315、画素値補償部316、及びティザ部317を含む部分画素値補償部310及び全体画素値補償部330を含む。
輝度値推定部311は、部分輝度調整部210から算出された代表値(LLD)を次の数式(6)に適用し、各部分領域での輝度値を推定する。
Figure 0005121464
数式(6)において、f(m,n)はm×nに分割された1画面において部分領域毎に推定された輝度値、BLK_NUMは全体部分領域の個数、LLD(k)は部分領域(k)の代表値、及びW(m,n)は(m,n)番目の部分領域(k)の光プロファイルデータである。
第1LUT保存部312には、光プロファイルデータが図6に示すようなルックアップテーブルで保存される。図6は、任意の部分領域(k)がオンであり、その他の部分領域がすべてオフである場合、各部分領域の中心にて測定した光プロファイルデータを示している。同図に示すように、オンになっている部分領域の輝度値が最も大きくて、周辺に行くほど輝度値が次第に小さくなる。
輝度値補間部313は、推定された輝度値(f)を用いて、各部分領域の(i,j)番目画素値を補間する。すなわち、部分輝度調整部210から出力された代表値(LLD)を発光部400に適用する場合、図7に示すように、各部分領域が推定された輝度値(f)を有するようになり、ブロッキングアーチファクトが発生するようになる。このようなブロッキングアーチファクトが発生しないようにするために、推定された輝度値(f)に双3次(Bicubic)補間法や双線形(Bilinear)補間法を適用し、(i,j)番目画素の補間された画素値(f)を算出する。
第2LUT保存部314には、図8A及び図8Bに示されたルックアップテーブルが保存される。すなわち、後述される補償係数算出部315で補償係数を算出するために、(i,j)番目画素の補間された画素値(f)を補正するのに必要な第1ルックアップテーブル(LUTBLU)、及び(i,j)番目画素の輝度値(Y)を補正するのに必要な第2ルックアップテーブル(LUTGRAY)が保存される。
補償係数算出部315は、第2LUT保存部314に保存されたルックアップテーブルを用いて、数式(7)を用いて補償係数を算出する。
Figure 0005121464
数式(7)において、f(i,j)は(i,j)番目画素の補償係数、Thrは補償利得を制御するための媒介変数、f(i,j)は(i,j)番目画素の補間された輝度値、LUTBLU(f(i,j))はf(i,j)をルックアップテーブルを用いて補正した値、Y(i,j)=max(R(i,j),G(i,j),B(i,j))、及びLUTGRAY(Y(i,j))はY(i,j)をルックアップテーブルを用いて補正した値である。
画素値補償部316は、補償係数算出部315から算出された補償係数を用いて、数式(8)に基づいてRGB画素値を補償してR’G’B’画素値を出力する。
Figure 0005121464
数式(8)において、fはRGB画素値を補償するための補償係数であり、255と補償係数によって補償された画素値とのうち小さい値を選択し、R’G’B’画素値が最大輝度値の255を超えて映像が飽和(Saturation)されないようにする。
ティザ部317は、画素値補償部316から出力されるR’G’B’画素値をディザリングして出力する。すなわち、画素値補償部316から出力されるR’G’B’画素値を用いて映像を表示すると、輪郭線アーチファクトが発生するが、これを除去するためにディザリングを行なう。
全体画素値補償部330は、ディザ部317からディザリングされたR’G’B’画素値を用いて、全体輝度調整部230によって変化された画面全体の輝度を補償する。すなわち、全体画素値補償部330は、数式(9)を用いて、R’G’B’画素値を補償してR”G”B”画素値を出力する。
Figure 0005121464
数式(9)において、Rreは全体輝度調整部230によって変化された画面全体の輝度を補償するための係数であり、255と係数によって補償された画素値とのうち小さい値を選択し、R”G”B”画素値が最大輝度値の255を超えて映像が飽和されないようにする。ここで、Rreは画面全体の輝度を同一に調整するための比率RGDを数式(10)に適用して算出し、図9に示す通りである。
Figure 0005121464
数式(10)において、fIIRはIIR(Infinite Impulse Response)低域パスフィルタ、及びγはガンマ補償係数である。
図10は、本発明の一実施形態に係るディスプレイ装置の輝度調整方法を説明するためのフローチャートである。
同図に示すように、部分輝度調整部210が各部分領域の代表値(LLD)を算出する(S600)。ここで、算出された代表値(LLD)は、入力される映像信号の部分領域毎のRGB画素値の大きさに応じて、パネル部500に光を提供するように発光部400を部分領域毎に制御するための調整値である。
そして、部分画素値補償部310は、代表値(LLD)によって映像信号に発生する損失を補償したR’G’B’画素値を算出する(S620)。すなわち、代表値(LLD)によって部分領域毎に輝度が制御される発光部400により、色々なアーチファクトが発生され、本来の映像が正常的に具現できず画質が低下する。これを防止するために、代表値(LLD)によって部分領域毎に調整される発光部400の影響を推測し、入力されるRGB画素値を補償してR’G’B’画素値を出力する。
全体輝度調整部230は、代表値(LLD)をR’G’B’画素値に応じて調整し、最終値(Lout)を算出する(S640)。詳細には、全体輝度調整部230は、R’G’B’画素値に応じて画面全体の輝度が調整されるように、代表値(LLD)を各部分領域毎に同一比率に調整した最終値(Lout)を出力する。
最後に、全体画素値補償部330は、最終値(Lout)に応じた画面全体の輝度変化を補償したR”G”B”画素値を算出する(S660)。たとえば、全体輝度調整部230によって画面全体の輝度が同一比率に低くなるように発光部400が制御される場合、暗い領域でのコントラスト比が減少され画質が低下する。そのため、R’G’B’画素値の輝度で映像が表示されるようにするために、各部分領域の代表値が同一に調整された比率に応じて、R’G’B’画素値を補償してR”G”B”画素値を出力する。
以上のような過程により、部分領域毎に輝度を制御してコントラスト比を向上させ、画面全体の輝度を調整することができるようになる。また、このような輝度調整方法は本発明に示したLCDだけではなく、映像信号を表示する他のディスプレイ装置にも利用することができる。
以上の説明の通り本発明によると、部分領域毎に発光部の輝度を調整し、これによるアーチファクトを除去し、画面のコントラスト比を向上させることができるようになる。
また、入力映像に応じて全体画面の輝度を調整し、これによる映像の損失を補償して電力の浪費を減少し、効果的に画質を改善することができるようになる。
以上、本発明の好適な実施形態を図示及び説明してきたが、本発明の技術的範囲は前述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に基づいて定められ、特許請求の範囲において請求する本発明の要旨から外れることなく当該発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば誰もが多様な変形実施が可能であることは勿論のことであり、該変更した技術は特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲に属するものである。
本発明の一実施形態に係るディスプレイ装置の概略的な構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るディスプレイ装置に含まれた発光制御部の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るディスプレイ装置に含まれた発光制御部における代表値の演算方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るディスプレイ装置に含まれた発光制御部における画面全体の輝度調整方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るディスプレイ装置に含まれたパネル制御部の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るディスプレイ装置に含まれたパネル制御部の画素値補償方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るディスプレイ装置に含まれたパネル制御部の画素値補償方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るディスプレイ装置に含まれたパネル制御部の画素値補償方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るディスプレイ装置に含まれたパネル制御部の画素値補償方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るディスプレイ装置に含まれたパネル制御部の画素値補償方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るディスプレイ装置の輝度調整方法を説明するためのフローチャートである。
符号の説明
100 映像信号処理部
200 発光制御部
210 部分輝度調整部
230 全体輝度調整部
300 パネル制御部
310 部分画素値補償部
330 全体画素値補償部
400 発光部
500 パネル部

Claims (27)

  1. 映像信号を表示するパネル部と、
    前記映像信号が可視化されるように前記パネル部に光を提供する発光部と、
    前記映像信号の領域に対応する輝度値に応じて、前記パネル部の部分領域毎に光が提供されるように前記発光部を制御する発光制御部と、
    前記映像信号の領域に対応する輝度値に応じて、前記映像信号に含まれた画素値を前記部分領域毎に補償するパネル制御部と、
    を含み、
    前記発光制御部は、
    前記輝度値を用いて前記パネル部の部分領域毎に輝度が調節されるように前記発光部を制御する部分輝度調整部と、
    前記部分輝度調整部から算出した前記部分領域に対する代表値及び前記補償した画素値を用いて、前記パネル部の部分領域毎に同一比率で調節して画面全体の輝度が同一比率で調節されるように前記発光部を制御する全体輝度調整部とを含むことを特徴とするディスプレイ装置。
  2. 前記パネル制御部は、
    前記発光部を制御するために前記発光制御部から算出された前記輝度値の代表値を用いて、前記部分領域毎に前記画素値を補償することを特徴とする請求項1に記載のディスプレイ装置。
  3. 前記発光制御部は、
    入力される映像信号の前記部分領域毎のRGB画素値の大きさに応じて、前記パネル部に光を提供するように前記発光部を制御するための代表値を前記部分領域毎に算出することを特徴とする請求項1に記載のディスプレイ装置。
  4. 前記パネル制御部は、
    前記画素値を補償するための補償係数を次の数式に適用し、補償されたR’G’B’画素値を算出することを特徴とする請求項2に記載のディスプレイ装置。
    Figure 0005121464
    前記数式において、R、G、Bは補償前の画素値、R’、G’、B’は補償された画素値、及びfは補償係数である。
  5. 前記パネル制御部は、
    前記補償係数を次の数式を用いて算出することを特徴とする請求項4に記載のディスプレイ装置。
    Figure 0005121464
    前記数式において、f(i,j)は(i,j)番目画素の補償係数、Thrは補償利得を制御するための媒介変数、f(i,j)は(i,j)番目画素の補間された輝度値、LUTBLU(f(i,j))はf(i,j)をルックアップテーブルを用いて補正した値、Y(i,j)=max(R(i,j),G(i,j),B(i,j))、及びLUTGRAY(Y(i,j))はY(i,j)をルックアップテーブルを用いて補正した値である。
  6. 前記パネル制御部は、
    前記補償された輝度値は、次の数式を用いて推定された輝度値を補間して算出することを特徴とする請求項5に記載のディスプレイ装置。
    Figure 0005121464
    前記数式において、f(m,n)はm×nに分割された1画面において部分領域毎に推定された輝度値、BLK_NUMは全体部分領域の個数、LLD(k)は部分領域(k)の代表値、及びW(m,n)は(m,n)番目部分領域(k)の光プロファイルデータである。
  7. 前記発光制御部は、
    前記RGB画素値のうち、最も大きい値を有する画素に対して、前記部分領域毎のグレイレベルヒストグラムを算出した後、次の数式を用いて、前記部分領域毎の初期代表値を算出することを特徴とする請求項3に記載のディスプレイ装置。
    Figure 0005121464
    前記数式において、Linit(k)は部分領域(k)の初期代表値、L_Thrは部分領域(k)の輝度補償のための係数、BLK_NUMは全体部分領域の個数、Nはグレイレベルの個数、Nは部分領域(k)に対するグレイレベルヒストグラムにおいてi番目グレイレベルに該当する画素の個数、及びMは部分領域(k)に対するグレイレベルヒストグラムにおいてi番目グレイレベルの平均画素値である。
  8. 前記発光制御部は、
    前記初期代表値に対して空間フィルタリング及び時間フィルタリングを行い、前記発光部を制御するための代表値を出力することを特徴とする請求項7に記載のディスプレイ装置。
  9. 前記パネル制御部は、
    補償された前記画素値により前記代表値が調整されて発生する画面全体の輝度を補償することを特徴とする請求項2に記載のディスプレイ装置。
  10. 前記発光制御部は、
    画面全体に対して前記代表値を同一比率に調整するための前記比率を、次の数式を用いて算出することを特徴とする請求項4に記載のディスプレイ装置。
    Figure 0005121464
    前記数式において、RGDは前記比率、Aはカットオフグレイレベル、及びThr2は0〜1範囲の閾値である。
  11. 前記カットオフグレイレベルは、次の数式を満たす最大グレイレベル値であることを特徴とする請求項10に記載のディスプレイ装置。
    Figure 0005121464
    前記数式において、gは0〜255までのグレイレベル、H(g)はグレイレベルgに該当する画素の個数、及びCut_Thrはグレイレベル0〜Aに該当する画素の個数が複数になる予め設定された閾値である。
  12. 前記パネル制御部は、
    次の数式を用いて補償されたR”G”B”画素値を算出することを特徴とする請求項10に記載のディスプレイ装置。
    Figure 0005121464
    前記数式において、fIIRはIIR(Infinite Impulse Response)低域パスフィルタ、及びγはガンマ補償係数である。
  13. 前記パネル制御部は、
    前記R’G’B’画素値をディザリングし、輪郭線アーチファクト(Contour artifact)を除去することを特徴とする請求項4に記載のディスプレイ装置。
  14. 映像信号を表示するパネル部と、前記映像信号が可視化されるように前記パネル部に光を提供する発光部と、を含むディスプレイ装置の輝度調整方法において、
    前記パネル部の部分領域毎に光が提供されるように前記発光部を制御するステップと、
    前記部分領域毎に提供される光によって発生するアーチファクトが除去されるように、前記映像信号に含まれた画素値を前記部分領域毎に補償するステップと、
    を含み、
    前記発光部を制御するステップは、
    部分輝度調整部が前記輝度値を用いて前記パネル部の部分領域毎に輝度が調節されるように前記発光部を制御するステップと、
    全体輝度調整部が前記部分輝度調整部から算出した前記部分領域に対する代表値及び前記補償した画素値を用いて、前記パネル部の部分領域毎に同一比率で調節して画面全体の輝度が同一比率で調節されるように前記発光部を制御するステップとを含むことを特徴とするディスプレイ装置の輝度調整方法。
  15. 前記画素値を補償するステップは、
    前記発光部を制御するために前記発光制御部から算出された代表値を用いて、前記部分領域毎に前記画素値を補償するステップであることを特徴とする請求項14に記載のディスプレイ装置の輝度調整方法。
  16. 前記発光部を制御するステップは、
    入力される映像信号の前記部分領域毎のRGB画素値の大きさに応じて、前記パネル部に光を提供するように前記発光部を制御するための代表値を前記部分領域毎に算出するステップであることを特徴とする請求項15に記載のディスプレイ装置の輝度調整方法。
  17. 前記画素値を補償するステップは、
    前記画素値を補償するための補償係数を次の数式に適用し、補償されたR’G’B’画素値を算出することを特徴とする請求項15に記載のディスプレイ装置の輝度調整方法。
    Figure 0005121464
    前記数式において、R、G、Bは補償前の画素値、R’、G’、B’は補償された画素値、及びfは補償係数である。
  18. 前記画素値を補償するステップは、
    前記補償係数を次の数式を用いて算出することを特徴とする請求項17に記載のディスプレイ装置の輝度調整方法。
    Figure 0005121464
    前記数式において、f(i,j)は(i,j)番目画素の補償係数、Thrは補償利得を制御するための媒介変数、f(i,j)は(i,j)番目画素の補間された輝度値、LUTBLU(f(i,j))はf(i,j)をルックアップテーブルを用いて補正した値、Y(i,j)=max(R(i,j),G(i,j),B(i,j))、及びLUTGRAY(Y(i,j))はY(i,j)をルックアップテーブルを用いて補正した値である。
  19. 前記画素値を補償するステップは、
    前記補償された輝度値は、次の数式を用いて推定された輝度値を補間して算出することを特徴とする請求項18に記載のディスプレイ装置の輝度調整方法。
    Figure 0005121464
    前記数式において、f(m,n)はm×nに分割された1画面において部分領域毎に推定された輝度値、BLK_NUMは全体部分領域の個数、LLD(k)は部分領域(k)の代表値、及びW(m,n)は(m,n)番目部分領域(k)の光プロファイルデータである。
  20. 前記発光部を制御するステップは、
    前記RGB画素値のうち、最も大きい値を有する画素に対して、前記部分領域毎のグレイレベルヒストグラムを算出した後、次の数式を用いて、前記部分領域毎の初期代表値を算出することを特徴とする請求項16に記載のディスプレイ装置の輝度調整方法。
    Figure 0005121464
    前記数式において、Linit(k)は部分領域(k)の初期代表値、L_Thrは部分領域(k)の輝度補償のための係数、BLK_NUMは全体部分領域の個数、Nはグレイレベルの個数、Nは部分領域(k)に対するグレイレベルヒストグラムにおいてi番目グレイレベルに該当する画素の個数、及びMは部分領域(k)に対するグレイレベルヒストグラムにおいてi番目グレイレベルの平均画素値である。
  21. 前記発光部を制御するステップは、
    前記初期代表値に対して空間フィルタリング及び時間フィルタリングを行い、前記発光部を制御するための代表値を出力することを特徴とする請求項20に記載のディスプレイ装置の輝度調整方法。
  22. 補償された前記画素値により前記代表値が調整されて発生する画面全体の輝度を補償するステップを更に含むことを特徴とする請求項15に記載のディスプレイ装置の輝度調整方法。
  23. 画面全体に対して前記代表値を同一比率に調整するための前記比率を、次の数式を用いて算出するステップを更に含むことを特徴とする請求項17に記載のディスプレイ装置の輝度調整方法。
    Figure 0005121464
    前記数式において、RGDは前記比率、Aはカットオフグレイレベル、及びThr2は0〜1範囲の閾値である。
  24. 前記カットオフグレイレベルは、次の数式を満たす最大グレイレベル値であることを特徴とする請求項23に記載のディスプレイ装置の輝度調整方法。
    Figure 0005121464
    前記数式において、gは0〜255までのグレイレベル、H(g)はグレイレベルgに該当する画素の個数、及びCut_Thrはグレイレベル0〜Aに該当する画素の個数が複数になる予め設定された閾値である。
  25. 次の数式を用いて補償されたR”G”B”画素値を算出するステップを更に含むことを特徴とする請求項23に記載のディスプレイ装置の輝度調整方法。
    Figure 0005121464
    前記数式において、fIIRはIIR(Infinite Impulse Response)低域パスフィルタ、及びγはガンマ補償係数である。
  26. 前記画素値を補償するステップは、
    前記R’G’B’画素値をディザリングし、輪郭線アーチファクト(Contour artifact)を除去するステップを含むことを特徴とする請求項17に記載のディスプレイ装置の輝度調整方法。
  27. 前記発光部は、
    複数のLED(Light Emitting Diode)、複数のCCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp)、複数のFED(Field Emission Diode)、及び複数のSED(Surface−conduction Electron−emitter Display)のうち少なくともいずれか一つから構成されることを特徴とする請求項1に記載のディスプレイ装置。
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